计算机在材料学中的应用教学大纲

计算机在材料学中的应用教学大纲

一、课程介绍

《计算机在材料学中的应用》是针对无机非金属材料工程专业本科学生开设的一门学科基础

课，课程性质为选修课。结合无机非金属材料工程专业本科生的知识结构特点和相关实践环

节的要求，本课程选择性地介绍了计算机技术及网络技犬在材料学中的应用。本课程主要内

容包括：材料学研究中主要物理场的数值模拟、材料科学与行为工艺的计算机模拟、材料数

据库和新材料的设计、材料数据库和新材料的设计、计算机在材料检测中的应用、材料学研

究中的数据与图像处理等。使学生掌握应用计算机与信息工具解决专业领域中复杂工程问题

的思路、方法、原理和相应的实践能力。

Introduction

Combinedwiththeknowledgestructuralfeaturesandpracticalrequirementsofthismajor,this

courseselectivelyintroducestheapplicationofcomputerandnetworktechnologyinmaterial

science,thusenablesstudentstomastertheprinciple,methodandthepracticeabilityinexploiting

computerintheprofessionalfield.

课程基本信息

计算机在材料学中的应

课程名称课程编码219

用

英文名称Applicationofcomputerbasedtechnologyonmaterialscienceandengineering

课程学时32课程学分1.5

课程类别专业教育课程课程性质选修课

课内实验学

开课学期第7学期16

时

适用专业无机非金属材料工程专业

开课单位材料科学与工程学院无机非金属材料工程系

选用教材《计算机在材料科学中的应用》机械工业出版社，许鑫华叶卫平主编

1.《计算机在材料科学与工程中的应用》中南大学出版社，张朝晖

主要参考书

2.《计算机在材料工程中的应用》重庆大学出版社，汤爱涛胡红军杨明

波主编

3.《材料加工中的计算机应用基础》哈尔滨工业大学出版社，栾贻国主

编

4.《计算机在材料和化学中的应用》化学工业出版社，张发爱赵斌编著

二、教学大纲

1、课程目标

本课程的目的在于使学生掌握专业领域中更好地应用计算机的思路、方法、原理和相应的实

践能力。使学生掌握计算机知识在材料科学领域中的应用思路和方法，培养学生利用计算机、

信息工具解决专业复杂工程问题的能力。

(1)了解无机非金属材料工程领域常用的计算机工具、软件和网络资源，掌握其使用原理

和方法,理解其局限性,并能够根据无机非金属材料工程问题的特定需求选择和使用计算机,

信息资源工具和专业模拟软件；

(2)能够针对无机非金属材料复杂工程问题的特定需求，对复杂工程问题进行分析、计算、

对专业问题进行预测和模拟，并设计满足特定需求的无机非金属材料与工艺流程；

(3)能够利用信息资源工具和网络资源，了解材料工程领域工程领域国内外前沿发展现状、

趋势和应用前景，具备国际视野，具有自主学习和终身学习的意识。

教学目标与毕业要求的对应关系表

覆盖的课程目标支撑理由

毕业要求(GA)支撑的指标点

指标点123

使学生了解无机非金属材料

工程领域常用的计算机工

GA5.2能够针对材料领域复杂工程具、软件和网络资源，掌握

问题的特定需求，选择、使用、开其使用原理和方法，并理解

GA5

发恰当仪器、信息资源工程工具和其局限性，能够机非金属材

使用现V

专业模拟软件，对复杂工程问题进料复杂工程问题的特定需

代工具

行分析、计算、设计、预测和模求，对复杂工程问题进行分

拟，并能分析其局限性。析、计算、对专业问题进行

预测和模拟，并能分析其局

限性。

能够利用信息资源工具和网

络资源，了解材料工程领域

GA12GA12.I能在社会发展、技术进步

工程领域国内外前沿发展现

终身学的大背景下，具有自主学习和终身7

状、趋势和应用前景，具备

习学习的意识；

国际视野，具有自主学习和

终身学习的意识。

2、教学要求

1、使学生了解材料学中的温度场、应力场、浓度场计算机数值模拟的基本知识，了解材料

的组织转变的计算机模拟的基本原理、材料相平衡计算方法。

2、使学生了解当前材料材料领域常用计算、模拟、绘图的软件原理及使用方法，掌握Material

Studio软件及其在材料设计中的应用。

3、使学生掌握材料的组织转变的计算机模拟的基本原理和方法、材料相平衡计算机计算方

法以及当前材料相图计算的专业软件。

4、使学生了解计算机在材料各种性能、组织结构等的检测和工程过程的控制方面的应用，

能够应用计算机解决材料检测方面的各种实际问题。

5、使学生了解计算机在数据和图像处理方面的应用。

6、使学生了解网络上各类材料信息资源，以及检索和充分利用互联网上材料科学信息资源

的方法，了解当今材料学科的最新进展。

3、预备知识或先修课程要求

本课程的授课对象为材料科学与工程专业本科生。授课对象需要具备一定的数学知识、计算

机知识和材料科学基础知识。先修课程为：《大学计算机基础》、《高等数学》、《材料科学基

础》等相关课程。

4、教学方式

本课程教学环节包括课堂讲授、实验、学生自学、作业「讨论、答疑。具体教学方式为：

(1)课堂讲授：教师讲授基本理论知识，辅以作业、答疑等。

(2)学生自学：在相关软件的教学中，根据教师布置的课后作业，学生自学软件，掌握其

最基本的使用方法。

(3)实验：在上机实践过程中主要通过PBL教学法，引导学生熟练掌握软件使用技巧，并

锻炼学生解决实际问题的能力。

第四章互联网在材料学研究中的应用（讲授2学时，上机4学时）

第一节互联网上材料科学和信息资源的检索和利用

第二节材料科学文献检索与管理

教学重点：介绍Internet上各类材料信息资源，以及检索和充分利用互联网上材料科学信息

资源的方法。

难点：文件检索技巧

课程内容及教学方式对课程目标的支撑关系

序支持课程目

课程内容教学方式

号

标

第一章材料学研究数据库及计算机模拟

第一节材料科学与工程数据库课堂讲授/上机实

11,2

第二节常见物理场的模拟与计算验

第三节组织转变模拟与相图计算

第二章计算机在材料检测中的应用

第一节材料成分的检测

课堂讲授/上机实

2第二节材料组织结构的检测1,2

验

第三节材料力学性能的检测

第四节材料物理性能的检测

第三章材料学研究中的数据与图像处理

课堂讲授/上机实

3第一节材料研究中的数据处理1,2

验

第二节材料研究中的计算机图像分析与处理

第四章互联网在材料学研究中的应用

第一节互联网上材料科学和信息资源的检索课堂讲授/上机实

43

和利用验

第二节材料科学文献检索与管理

7、实验项目内容、学时分配、实验小组

本实验课程共计开设8个实验，具体内容与学时安排如下：

开设实验项目一览表

序号实验项目实验性质实验类型实验学时分组人数

1传热学计算机分析必做验证性21

2X射线粉末彷射数据分析必做验证性21

3红外光谱数据分析必做验证性21

4热分析数据分析必做验证性21

5Origin绘图1：二维图形的绘制必做验证性21

6Origin绘图2：数据操作和分析必做验证性21

7照片的处理与分析必做验证性21

8科学文献检索与管理必做验证性21

8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

(1)成绩由期末考试、实验成绩两部分构成。实验成绩占总成绩的30~50%,期末考试占总

成绩的50~70%。

(2)期末考试为开卷形式，采用统一评分标准。

(3)实验成绩依据实验表现、实验结果进行评价。

(4)最终课程考核总评成绩采用百分制，满分100分，6D分为及格。

考核方式、内容与课程目标的对应关系

考

评价占

核

课程目标(co)考核内容比

方

(%)

式

期

co1.了解无机非金属材料工

末对无机非金属材料工程领域常用的计算机工

程领域常用的计算机工具、~15

考具、软件和网络资源的熟悉程度

软件和网络资源，掌握其使

试

用原理和方法，理解其局限

1.对

性，并能够根据无机非金属实

计算

材料工程问题的特定需求选验

机、~10

择和使用计算机，信息资源表

软

工具和专业模拟软件现

件、

数据

库的

熟悉

程度

2.上

机操

作的

规范

性、

熟练

性

期

末利用软件、计算机工具对复杂工程问题进行

~35

考分析、计算、模拟的基本原理的掌握程度

C02.能够针对无机非金属试

材料复杂工程问题的特定需实

求，对复杂工程问题进行分验